一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪制造技术

本发明专利技术涉及大车车轮和车桥检测领域，具体是一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪，所述车桥通过转轴连接有轮胎，所述轮胎标靶结构固定于轮胎的一侧表面，所述激光扫描装置固定于外界检测工位且对应轮胎标靶结构的一侧，且激光扫描装置包括固定板，所述固定板的前表面位于上端中部位置处安装有出光口垂直向下的第一激光发射器。本发明专利技术首先填补了国内大车车轮车桥定位的空白，其次是测量过程使用激光扫描的方式测量精度高同时也大大的降低了测量设备的整体价格，提高了检车的节拍，只需要一次装卡车轮卡具，然后启动每个轮胎对应的激光扫描装置即可完成整车车轮和车桥的测量，操作过程简化，缩短了测量时间。

A laser scanning wheel axle positioning instrument

【技术实现步骤摘要】
一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪
本专利技术涉及大车车轮和车桥检测领域，具体是一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪。
技术介绍
目前国内在大车车轮和车桥检测领域，国内企业尚无能够生产同时检测车轮和车桥的检测设备，该检测设备长期被国外的进口设备垄断，行业内市场占有率最高的是瑞典的优胜(JOSAM)大车定位仪，主要检测，卡车、铰接客车、半挂车、主车加挂车、客车、挂车、特种车；商用车厂使用的大车定位仪主要是进口的品牌的定位仪，瑞典的优胜定位仪是当中技术最先进市场占有率最高的产品，一套大车定位仪价格约70到100万元；瑞典的优胜定位仪对轮胎定位的测量过程是，车辆行驶到检测工位，然后每个轮胎上安装轮胎卡具，测量的过程中工人需使用带倾角传感器(陀螺仪)的测量头依次和每个轮胎上的卡具装卡，根据倾角传感器来读取轮胎的前束外倾，对于车桥关系的测量，优胜采用的是在行车方向上预先埋装反射板，通过测量头上的激光测距装置来测量每个车桥距离反射板的距离，然后换算成车桥之间的位置关系。但是，目前大车车轮和车桥的测量主要依靠倾角传感器和激光测距仪来完成，使用倾角仪测量大车的轮胎存在以下几点不足：倾角传感器(陀螺仪)测量精度低，目前高精度的倾角传感器的测量精度只有0.1°(6′)，倾角传感器测量数据受环境的大，大车停靠地面的水平度，轮胎的胎压等因素都会直接影响倾角传感器测量的数值，测量过程中是二次装卡，会造成误差的累积放大，第一次是车轮夹具的安装，测量过程中测量机头需要第二次装卡，每一次装卡都会造成测量面和实际轮胎平面的误差，车桥的测量过程利用的是激光测距的原理对车桥的位置进行定位，激光测距的定位存在以下几点不足：测量精度低，测距2米到8米的范围的时候，激光的测量精度为3mm，行车方向上需要安装反射板标靶，不利于汽车生产流水线上的流水作业。因此，本领域技术人员提供了一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪，包括激光扫描装置、轮胎标靶结构、车桥和轮胎，所述车桥通过转轴连接有轮胎，所述轮胎标靶结构固定于轮胎的一侧表面，所述激光扫描装置固定于外界检测工位且对应轮胎标靶结构的一侧，且激光扫描装置包括固定板，所述固定板的前表面位于上端中部位置处安装有出光口垂直向下的第一激光发射器，且固定板的前表面位于中部位置处固定有横向设置的隔光板，所述固定板的前表面位于隔光板的上方一端位置处安装有第一步进电机，所述第一步进电机的传动端固定有第一反光镜，所述固定板的前表面对应第一反光镜的位置处嵌入设置有第一归零光敏管，且固定板的前表面位于下端中部位置处安装有传动端朝上的第二步进电机，所述固定板的前表面位于隔光板的下方一端位置处安装有横向设置的第二激光发射器，所述第二步进电机的传动端固定有第二反光镜，所述固定板的前表面对应第二反光镜的位置处嵌入设置有第二归零光敏管；所述轮胎标靶结构包括上支板，所述上支板的下方设置有与其相对称的下支板，且上支板与下支板之间通过两端的导杆相连，所述上支板和下支板之间位于中心位置处转动连接有丝杆，所述丝杆的上端贯穿上支板与调节旋钮固定相连，所述导杆的前侧位于上下两端位置处均固定卡爪，所述丝杆的前侧连接有标靶面，所述标靶面的表面嵌入设置有定位光敏管。作为本专利技术再进一步的方案：所述标靶面的后侧对应丝杆的位置处固定有活动套筒，活动套筒内设置有与丝杆表面丝牙相适配的内螺纹，且标靶面通过活动套筒与丝杆螺纹连接，所述标靶面的后侧对应导杆的位置处均固定有与其套接限位的套环。作为本专利技术再进一步的方案：所述第一反光镜和第二反光镜分别将第一激光发射器和第二激光发射器所发出的光束反射成水平扫描光面和垂直扫描光面，且第一反光镜和第二反光镜在旋转后分别将第一激光发射器和第二激光发射器所发出的光束反射成水平和垂直的旋转扫描光面。作为本专利技术再进一步的方案：所述车桥和轮胎的参数包括轮胎所在面、轮胎中心点坐标、整车位置和中心以及车轮前束外倾的计算。作为本专利技术再进一步的方案：所述轮胎所在面方程的解算：设定汽车轮胎所在的平面为ρ，空间平面ρ可以表示为Ax+By+Cz+1＝0(其中A,B,C为已知常数，并且A,B,C不同时为零，ρ平面不经过原点)；所述第一激光发射器发出的旋转光面λ可以用方程ky-z＝0，所述第一反光镜对应第一归零光敏管所在的平面为Z＝0；所述第一激光发射器发出的旋转光面λ从定位光敏管开始，必有4个时刻r1、s1、t1、u1对应的光面经过标靶面上的这四个定位光敏管的位置，四个相对应的扫描光面分别为λr、λs、λt、λu；同理所述第二激光发射器扫描标靶面上的四个定位光敏管必有4个时刻r2、s2、t2、u2对应的四个反射光面分别为σr、σs、σt、σu；所述第一激光发射器和第二激光发射器发射的激光面扫描四个定位光敏管时，每一个定位光敏管接收的两个激光面都会有一条唯一的交线，四个定位光敏管对应四条交线分别为Lr、Ls、Lt、Lu，利用8个时刻r1、s1、t1、u1、m2、s2、t2、u2对应激光面扫过标靶面上对应的点就可以计算出轮胎对应的空间平面ρ＝Ax+By+Cz+1＝0的平面方程。作为本专利技术再进一步的方案：方程的计算方法如下：所述第一反光镜和第二反光镜反射的激光面扫描到与其相对应的第一归零光敏管和第二归零光敏管时开始计时，扫描光面经过定位光敏管的时刻分别记录着两个时刻r1、r2，这两个时刻的激光面分别λr、σr，对应的方程分别为λr：r1y-z＝0和σr：r2x-z+0，(r1、r2时刻激光面的角度可以通过编码器测得，所以入射光面方程中的r1、r2t常数已知)；两个扫描面交线Le的方程为：标靶平面ρ方程为：Ax+By+Cz+1＝0；扫描交线和标靶面的交点为：Ⅰ同理:时刻和时刻扫描交线Lf,Lg和标靶面的交点为:所述标靶面的点e、f、g之间的距离已知，相互之间的距离为300mm，联立方程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ解出A、B、C，轮胎对应的空间平面ρ＝Ax+By+Cz+1＝0。作为本专利技术再进一步的方案：轮胎中心点坐标的计算方法：所述轮胎的中心点用标靶面中心处的定位光敏管代替，解算出来的点坐标之间的关系能够完全反应出车桥的偏斜量和整车的位置偏斜；假设u1、u2时刻第一反光镜和第二反光镜发射的激光面分别扫过标靶面中心的定位光敏管，所述第一反光镜发出的激光面λu对应的面方程为u1y-z＝0，所述第二反光镜发出的旋转光面σu对应的面方程为u2x-z＝0，所述标靶面中心的定位光敏管，对应的坐标点用O表示；则：u1时刻第一反光镜发射的光面与u2时刻第二反光镜发射的光面在空间有唯一的一条交线Lu，交线Lu的方程为:直线L与反光面ρ相交于中心点O，Ax+By+Cz+1＝0，三方程联立解出O点的坐标。作为本专利技术再进一步的方案：整车位置和中心的计算方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪，包括激光扫描装置(1)、轮胎标靶结构(2)、车桥(3)和轮胎(4)，其特征在于，所述车桥(3)通过转轴连接有轮胎(4)，所述轮胎标靶结构(2)固定于轮胎(4)的一侧表面，所述激光扫描装置(1)固定于外界检测工位且对应轮胎标靶结构(2)的一侧，且激光扫描装置(1)包括固定板(11)，所述固定板(11)的前表面位于上端中部位置处安装有出光口垂直向下的第一激光发射器(10)，且固定板(11)的前表面位于中部位置处固定有横向设置的隔光板(13)，所述固定板(11)的前表面位于隔光板(13)的上方一端位置处安装有第一步进电机(12)，所述第一步进电机(12)的传动端固定有第一反光镜(18)，所述固定板(11)的前表面对应第一反光镜(18)的位置处嵌入设置有第一归零光敏管(19)，且固定板(11)的前表面位于下端中部位置处安装有传动端朝上的第二步进电机(16)，所述固定板(11)的前表面位于隔光板(13)的下方一端位置处安装有横向设置的第二激光发射器(14)，所述第二步进电机(16)的传动端固定有第二反光镜(15)，所述固定板(11)的前表面对应第二反光镜(15)的位置处嵌入设置有第二归零光敏管(17)；/n所述轮胎标靶结构(2)包括上支板(21)，所述上支板(21)的下方设置有与其相对称的下支板(25)，且上支板(21)与下支板(25)之间通过两端的导杆(27)相连，所述上支板(21)和下支板(25)之间位于中心位置处转动连接有丝杆(22)，所述丝杆(22)的上端贯穿上支板(21)与调节旋钮(28)固定相连，所述导杆(27)的前侧位于上下两端位置处均固定卡爪(24)，所述丝杆(22)的前侧连接有标靶面(23)，所述标靶面(23)的表面嵌入设置有定位光敏管(26)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪，包括激光扫描装置(1)、轮胎标靶结构(2)、车桥(3)和轮胎(4)，其特征在于，所述车桥(3)通过转轴连接有轮胎(4)，所述轮胎标靶结构(2)固定于轮胎(4)的一侧表面，所述激光扫描装置(1)固定于外界检测工位且对应轮胎标靶结构(2)的一侧，且激光扫描装置(1)包括固定板(11)，所述固定板(11)的前表面位于上端中部位置处安装有出光口垂直向下的第一激光发射器(10)，且固定板(11)的前表面位于中部位置处固定有横向设置的隔光板(13)，所述固定板(11)的前表面位于隔光板(13)的上方一端位置处安装有第一步进电机(12)，所述第一步进电机(12)的传动端固定有第一反光镜(18)，所述固定板(11)的前表面对应第一反光镜(18)的位置处嵌入设置有第一归零光敏管(19)，且固定板(11)的前表面位于下端中部位置处安装有传动端朝上的第二步进电机(16)，所述固定板(11)的前表面位于隔光板(13)的下方一端位置处安装有横向设置的第二激光发射器(14)，所述第二步进电机(16)的传动端固定有第二反光镜(15)，所述固定板(11)的前表面对应第二反光镜(15)的位置处嵌入设置有第二归零光敏管(17)；
所述轮胎标靶结构(2)包括上支板(21)，所述上支板(21)的下方设置有与其相对称的下支板(25)，且上支板(21)与下支板(25)之间通过两端的导杆(27)相连，所述上支板(21)和下支板(25)之间位于中心位置处转动连接有丝杆(22)，所述丝杆(22)的上端贯穿上支板(21)与调节旋钮(28)固定相连，所述导杆(27)的前侧位于上下两端位置处均固定卡爪(24)，所述丝杆(22)的前侧连接有标靶面(23)，所述标靶面(23)的表面嵌入设置有定位光敏管(26)。


2.根据权利要求1所述的一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪，其特征在于，所述标靶面(23)的后侧对应丝杆(22)的位置处固定有活动套筒，活动套筒内设置有与丝杆(22)表面丝牙相适配的内螺纹，且标靶面(23)通过活动套筒与丝杆(22)螺纹连接，所述标靶面(23)的后侧对应导杆(27)的位置处均固定有与其套接限位的套环。


3.根据权利要求1所述的一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪，其特征在于，所述第一反光镜(18)和第二反光镜(15)分别将第一激光发射器(10)和第二激光发射器(14)所发出的光束反射成水平扫描光面和垂直扫描光面，且第一反光镜(18)和第二反光镜(15)在旋转后分别将第一激光发射器(10)和第二激光发射器(14)所发出的光束反射成水平和垂直的旋转扫描光面。


4.根据权利要求1所述的一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪，其特征在于，所述车桥(3)和轮胎(4)的参数包括轮胎(4)所在面、轮胎(4)中心点坐标、整车位置和中心以及车轮前束外倾的计算。


5.根据权利要求4所述的一种激光扫描车辆车轮车桥定位仪，其特征在于，所述轮胎(4)所在面方程的解算：
设定汽车轮胎(4)所在的平面为ρ，空间平面ρ可以表示为Ax+By+Cz+1＝0(其中A,B,C为已知常数，并且A,B,C不同时为零，ρ平面不经过原点)；
所述第一激光发射器(10)发出的旋转光面λ可以用方程ky-z＝0，所述第一反光镜(18)对应第一归零光敏管(19)所在的平面为Z＝0；
所述第一激光发射器(10)发出的旋转光面λ从定位光敏管(26)开始，必有4个时刻r1、s1、t1、u1对应的光面经过标靶面(23)上的这四个定位光敏管(26)的位置，四个相对应的扫描光面分别为λr、λs、λt、λu；同理所述第二激光发射器(14)扫描标靶面(23)上的四个定位光敏管(26)必有4个时刻r2、s2、t2、u2对应的四个反射光面分别为σr、σs、σt、σu；
所述第一激光发射器(10)和第二激光发射器(14)发射的激光面扫描四个定位光敏管(26)时，每一个定位光敏管(26)接收的两个激光面都会有一条唯一的交线，四个定位光敏管(26)对应四条交线分别为Lr、Ls、Lt、Lu，利用8个时刻r1、s1、t1、u1、m2、s2、t2、u2对应激...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘惠东，梁绍敏，张海峰，
申请(专利权)人：山东正能汽车检测装备有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37